2,4,4-三甲基-1-戊烯的应用

2020/10/20 9:12:51

背景及概述[1][2]

2,4,4-三甲基-1-戊烯,英文名2,4,4-Trimethyl-1-pentene,CAS号107-39-1,是一种重要的有机合成中间体,可用于对辛基酚、异壬基醇等的生产,也常用于制备合成橡胶增粘剂、各种表面活性剂、酚树脂和环氧树脂的改性剂、紫外线吸收剂、阻聚剂、聚氯乙烯稳定剂、增塑剂等。

2,4,4-三甲基-1-戊烯的工业制备方法,是以炼厂或乙烯厂的碳四馏分抽提丁二烯后的剩余部分作为原料,用硫酸吸收二异丁烯,加热,分离得到以二异丁烯为主的聚合物,用碳酸钠溶液洗涤得到的聚合物,再蒸馏精制,获得2,4,4-三甲基-1-戊烯的工业用品,含2,4,4-三甲基-1-戊烯约76%,2,4,4-三甲基-2-戊烯[107-40-4]约20%,其他辛烯约4%。

理化性质[1]

二异丁烯(DIB)是重要的化工中间体,通常是2,4,4-三甲基-1-戊烯(α-DIB)和2,4,4-三甲基-2-戊烯(β-DIB)的混合物,二者的比例约为74-76:24-26,可用于合成辛基酚、辛基酚醛树脂、异壬酸、异壬醇、抗氧剂、引发剂、异辛基(2,4,4-三甲基-戊基)膦酸化合物等产品。

对于大部分下游应用,虽然二异丁烯的两种异构体都是有效组成,2,4,4-三甲基-1-戊烯直接参与反应,而2,4,4-三甲基-2-戊烯通常情况下是先异构成2,4,4-三甲基-1-戊烯再参与反应,因此2,4,4-三甲基-2-戊烯的反应速率较2,4,4-三甲基-1-戊烯慢。出于对生产效率的要求,DIB的使用者仍对DIB中2,4,4-三甲基-1-戊烯的含量有要求,一般要求2,4,4-三甲基-1-戊烯的含量不低于74wt%。另外,对于一些特殊领域,如异辛基磷酸化合物的合成过程中,2,4,4-三甲基-2-戊烯不能向2,4,4-三甲基-1-戊烯异构并参与反应,导致DIB的整体转化率不超过76%,严重影响了原料的利用率和经济性。

应用[3]

2,4,4-三甲基-1-戊烯可用作表面活性剂、酚醛树脂和环氧树脂的改性剂、合成橡胶的增粘剂、紫外线吸收剂、PVC热稳定剂、增塑剂等等,是一种广泛应用于各领域的精细化工原料,它还可用于辛基酚、壬基酚等有机合成的中间体,其作用越来越重要。

制备[2]

方法一:

早期,以混合碳四为原料、以硫酸为催化剂,其反应原理是将混合碳四中的异丁烯溶解在硫酸中,生成硫酸叔丁酯,再经加热,生成二异丁烯。该工艺过程存在硫酸腐蚀设备、二聚体选择性差、产品纯度低的技术问题,尤为关键的一技术问题是:生成的二异丁烯包括2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯两种同分异构体。本现有技术方案仅涉及二异丁烯的制备合成,而未再进一步解决两种同分异体的分离。众所周知,二异丁烯的两种同分异构体2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯性质极其接近,尤其是两者的沸点极其接近,因此难以采用常规的精馏分离方法分离提纯,最终导致2,4,4-三甲基-1-戊烯纯度低,难以有后续再应用的可行性。

方法二:

在500mL的密闭耐压反应瓶中,加入140g叔丁醇,质量百分浓度为70%的硫酸100g,搅拌升温至95℃,反应4小时,冷却到室温,静置分层后取有机层,用水洗涤,干燥,得目标物2,4,4-三甲基-1-戊烯95.0g,收率95%,纯度95%以上。

方法三:

由脱轻塔A完成碳四叠合后的叠合油原料的轻组份脱除。本脱轻塔A为浮阀塔,脱除碳四轻组份的中间物料由中间物料管6进入萃取精馏塔B。萃取精馏塔B采用筛板塔,其萃取剂为N甲酰吗啉,萃取剂与碳四叠合后的叠合油原料的质量比为1:1,萃取精馏塔B的塔顶管线3输出2,4,4-三甲基-1-戊烯产品,塔釜物料管线7将第二中间物料送入萃取剂回收部,由精馏塔C实施剩余碳八的提取,再由第二精馏塔D实施碳十二分离和萃取剂回收。

所述的、第二精馏塔C、D为填料塔。除脱轻塔A带压操作外,其余塔为常压操作。具体工艺条件如下表:操作条件脱轻塔萃取精馏塔剩余碳八脱除塔萃取剂回收塔使用的理论板数10501020溶剂比进料(重量)1:1进料位置525510塔顶温度,℃56.199.3110.4177塔底温度,℃194.7180.2202.8237回流11011塔顶压力Mpa(表)0.7常压常压常压目的产品碳四2,4,4-三甲基-1-戊烯剩余碳八回用萃取剂目的产品纯度>99%>98%>99%。

主要参考资料

[1] 赵振华. (2005). 沸石催化的2,4,4-三甲基-1-戊烯的酰化反应(英文). 分子催化, 19(4), 289-292.

[2] 王洪亮, 李楠, 孟晴, 吴丽娜, 刘秀明, & 魏荣宝. (2002). 非酸催化法合成2,4,4-三甲基-1-戊烯的研究. 天津理工大学学报, 18(3), 40-41.

[3] 史昆波. (2004). 2-甲基-2-羟基丙腈与2,4,4-三甲基-1-戊烯加成反应制备特辛胺. 淮阴工学院学报, 13(3), 25-27.

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